風力發(fā)電的生命力在于成本,,與其它能源相比,,不僅具有綠色、可再生優(yōu)勢,,更具有價格競爭力,正因為如此,,風電才能可持續(xù)健康發(fā)展,。風電成本由風機制造成本和運營成本構成,風機一旦運轉,,運營成本就成了決定因素,。確保風機以低維修費用、低故障率運轉,、達到和超越20年設計壽命,,是降低運營成本的關鍵所在。
增速齒輪箱是風機的核心構件之一,,不僅造價高(占風機成本30%左右)也是故障多發(fā)點,,一旦出現(xiàn)斷齒類重大故障修復成本超過百萬元,因此成為風機廠和運營商最擔憂的裝置,。盡管制造商一直在改進齒輪箱設計以提高可靠性,,但由于風機運行工況極其苛刻復雜,效果并不顯著,,進行運轉設備監(jiān)控,、診斷和故障預警、實現(xiàn)“及早發(fā)現(xiàn),、及時處置,、避免故障”成為保障增速齒輪箱可靠性的有效手段。目前,,風機制造商在設備上安裝了監(jiān)控探頭,,通過對震動、噪聲等機械物理信號的分析,,實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的監(jiān)測,,類似于人體心電圖診斷。該方法的缺陷是,,診斷預警性不強,,只能探測異常或故障,,不能做到及早發(fā)現(xiàn),、防患于未然。
增速齒輪箱核心部件——齒輪和軸承的可靠運轉時刻依賴高效潤滑,。潤滑油是增速箱的“血液”,,承載著豐富的齒輪、軸承等摩擦部件的磨損機械化學信息,,對這些信息分析處理,,可更加精準地診斷增速箱運行狀況,,磨損部位、屬性,、程度和趨勢,,實現(xiàn)故障的提前預測、預報,,類似于人體抽血化驗,,通過血粘度、血脂,、膽固醇指標診斷心臟功能,,預測心腦血管病發(fā)生概率,。本項目將增速箱潤滑油特征值分為兩類,,一類是分子級物理化學參數(shù);一類是顆粒級的磨損物理參數(shù)。建立模糊數(shù)學模型對物理化學參數(shù)進行濃度,、梯度的模糊計算,,制定潤滑油衰敗參數(shù)界限值,確定科學合理的風機潤滑油更換周期,,節(jié)約潤滑成本,。采用灰色模型和神經(jīng)網(wǎng)絡識別技術,對磨損元素,、顆粒,、污染物進行回歸計算,甄別磨損類型和屬性,、診斷磨損部位,,依據(jù)值閾或線閾法制定出正常線、警惕線,、警告線,,為設備日常維修保養(yǎng)提供可靠依據(jù)。
本平臺已在北京三一增速機公司和沈陽鼓風機集團風電公司研發(fā)試驗風機,、大唐新能源法庫風場和錫林郭勒國泰風電場使用,,成功實現(xiàn)預警功能,獲得用戶好評,。若能推廣到全國風場,,以2012年并網(wǎng)裝機容量計算,可節(jié)約120億元齒輪箱故障修理費,。2013年本平臺榮獲國家級能源科學技術成果鑒定,。